循环荷载下丁字交叉裂隙试样的力学特性试验研究

摘要

岩体中的结构面对整个岩体的力学性质有着重要的影响。岩体在实际工程中承受静载作用的同时，也承受着循环荷载作用，研究裂隙岩体在循环荷载下的力学特性具有重要的理论和实际意义。本文利用石膏材料制成含有单裂隙和丁字交叉裂隙试样，对其进行了室内单轴静态压缩试验和单轴循环荷载试验，同时利用高清摄像机拍摄试样破坏的过程。对含不同几何特征的裂隙试样在静载和循环荷载下的强度、变形及破坏形态进行了试验研究；基于循环荷载下残余应变的发展规律研究了含不同几何特征裂隙试样的损伤累积演化规律，并建立了相应的损伤演化方程。
　　本研究主要内容包括：⑴静载和循环荷栽作用下，主裂隙角度为0°和45°时，主裂隙对试样的力学性质起主导作用；主裂隙角度为90°时，次裂隙对试样的力学性质起主导作用。⑵丁字交叉裂隙试样滞回环呈“疏-密-疏”三阶段发展，滞回环的面积随次裂隙角度增大而增大，而且均大于单裂隙试样；所有试样的残余应变和总应变的发展规律近似，都可分成初始、等速和加速三个阶段；30°和60°的次裂隙对试样残余应变的发展起主导作用。⑶含0°主裂隙试样的破坏面总是由裂纹与0°主裂隙搭接构成，次裂隙尖端产生的裂纹不会与试样顶端贯通；含45°主裂隙试样总是沿45°主裂隙发生明显的滑移，次裂隙对破坏模式的影响较小；含90°主裂隙试样的破坏模式由次裂隙控制。⑷用残余应变法定义损伤变量，通过损伤演化规律的研究发现，30°和60°的次裂隙对试样的损伤演化规律影响较大，而且损伤演化曲线的Ⅰ、Ⅱ阶段无明显拐点；30°和60°的次裂隙对试样的初始损伤随主裂隙角度的增大而减小。⑸基于疲劳损伤演化三阶段的分析，建立了丁字交叉裂隙试样疲劳损伤演化方程。

目录

声明

1.绪论

1.1引言

1.2含裂隙岩体力学性质的研究现状

1.3循环荷载作用下岩体疲劳问题的研究现状

1.4本文研究思路及内容

2.试验设计

2.1 试样制备

2.2 试验仪器

2.3 试验方案

2.4 试验操作

2.5本章小结

3.丁字交叉裂隙试样强度特征

3.1 引言

3.2 完整试样强度特征

3.3 含0°主裂隙丁字交叉裂隙试样强度特征

3.4 含45°主裂隙丁字交叉裂隙试样强度特征

3.5 含90°主裂隙丁字交叉裂隙试样强度特征

3.6 本章小结

4.丁字交叉裂隙试样变形特征

4.1引言

4.2主-次裂隙角度对应变的影响

4.3 残余应变发展规律

4.4 循环荷载下滞回曲线特征

4.5本章小结

5.丁字交叉裂隙试样破坏形态及机理分析

5.1引言

5.2产生的主要裂纹

5.3试样破坏过程的描述方法

5.4完整试样破坏形态分析

5.5含0 °裂隙试样破坏形态分析

5.6含4 5°裂隙试样破坏形态分析

5.7含9 0°裂隙试样破坏形态分析

5.8 本章小结

6.丁字交叉裂隙试样疲劳损伤研究

6.1引言

6.2 损伤变量的选取

6.3 损伤演化的一般规律

6.4 裂隙几何特征对损伤演化的影响

6.5 丁字交叉裂隙试样的疲劳损伤演化方程

6.6 本章小结

7 结论与展望

7.1结论

7.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间从事的实践工作和主要成果